(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次セル（３１）で構成されたモジュール（３０）のための電気バイパス装置であって、前記モジュール（３０）は、少なくとも２対の電気出力端子（３２、３３、３４、３５）を有し、当該装置は、
−３つの電力端子（２１、２２、２３）を備える第１のアクチュエータ（２０）であって、第１および第２の端子（２１、２２）は、前記二次セルの出力端子の第１の対（３２、３３）に電気的に接続され、第３の端子（２３）は、前記第１の端子と前記第２の端子（２１、２２）との間で電気的に切り換えられるよう構成されている、第１のアクチュエータと、
−３つの電力端子（４１、４２、４３）を備える第２のアクチュエータ（４０）であって、第１および第２の端子（４１、４２）は、前記二次セルの出力端子の第２の対（３４、３５）に電気的に接続され、第３の端子（４３）は、前記第１の端子と前記第２の端子（４１、４２）との間で電気的に切り換えられるよう構成されている、第２のアクチュエータと、を備え、
前記第１のアクチュエータまたは前記第２のアクチュエータの前記第３の端子の切換えは、それぞれ前記第２のアクチュエータまたは前記第１のアクチュエータの前記第３の端子の切換えをトリガすることを特徴とする電気バイパス装置。
【請求項２】
各アクチュエータの第３の端子および第１の端子は、通常は開いたバイパススイッチを形成し、各アクチュエータの第３の端子および第２の端子は、通常は閉じた孤立スイッチを形成することを特徴とする、請求項１に記載の電気バイパス装置。
【請求項３】
各アクチュエータは、第３の端子（２３、４３）の切換え制御手段（２７、４７）をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の電気バイパス装置。
【請求項４】
前記切換え制御手段（２７、４７）のそれぞれは、溶融可能なリンクを備えることを特徴とする、請求項３に記載の電気バイパス装置。
【請求項５】
各アクチュエータは、第３の電力端子（２３、４３）が切り換えられるときに切り換わり、他方のアクチュエータの第３の端子（４３、２３）の切換えを作動させる制御スイッチ（２６、４６）を備えることを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の電気バイパス装置。
【請求項６】
各制御スイッチ（２６、４６）は、第３の端子（２３、４３）が切り換えられるときに閉じる、通常は開いたスイッチであることを特徴とする、請求項５に記載の電気バイパス装置。
【請求項７】
第１および第２のアクチュエータの前記切換え制御手段は、それぞれ第２および第１のアクチュエータの孤立スイッチと並列に載置されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の電気バイパス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの故障したモジュールをバイパスし、孤立させるための電気バイパス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、バッテリは、複数の直列接続されたモジュールを有し、各モジュールは、複数の直列および／または並列接続された電気化学的二次セルを有する。バッテリは一般に、いわゆる公称条件のもとで、換言すると所与の電力、電圧および電流範囲内で動作するよう設計される。バッテリのモジュールのうち１つが、例えばある二次セルの経年劣化または公称条件外での使用が原因で故障した場合、内部抵抗が増加する。故障したモジュールが動作可能な他のモジュールと直列である場合、故障したモジュールの内部抵抗が高いため、たとえ故障していないモジュールの個数が、わずかに劣化した動作モードのもとでバッテリを機能させ続けるのに十分であっても、バッテリ全体が動作不能になる。交換が困難な非常に高価な高出力バッテリについては、故障したモジュールを孤立させることが不可欠である。バッテリの動作を継続させるよう故障したモジュールを孤立させ、バイパスするために、アクチュエータの使用が知られている。故障したモジュールは、一般には修復され得ないため、そのようなアクチュエータは一般に、一方向性で使い切りのアクチュエータである。
【０００３】
図１Ａおよび図１Ｂは、仏国特許出願公開第２７７６４３４号明細書（米国特許第６２４９０６３号明細書に相当）に開示された、それぞれ非作動位置および作動位置にある脆弱なアクチュエータの概略図である。図１Ａおよび図１Ｂは、スイッチの切換えの原理の理解を容易にするために意図的に簡略化されている。アクチュエータ１０は、参照符号１、２、３にそれぞれ対応する第１、第２、第３電力端子を有する。また、アクチュエータ１０は、切換え部分１４を備えるプランジャ４を有する。プランジャ４は、以下で「接続位置」と称する電力端子２および３が切換え部分１４によって電気的に接続された第１の位置、および、以下で「孤立位置」と称する、電力端子１および３が切換え部分１４によって電気的に接続された第２の位置の、２つの両極端な位置の間を移動可能である。アクチュエータ１０は、図１Ａにおいては接続位置で示され、図１Ｂにおいては孤立位置で示されている。また、アクチュエータ１０は、プランジャ４を接続位置に保持する脆弱な保持部材５を有する。保持部材５は、バッテリセルモジュールが故障すると溶ける溶融可能なワイヤによって閉じた状態に保たれる。
【０００４】
また、アクチュエータ１０は、接続位置においては圧縮されており、プランジャ４を孤立位置へと押し進めるばね６を有する。溶融可能なワイヤが溶けると、保持部材５が分離し、プランジャ４をもはや保持しないようになり、次いでプランジャ４がばね６の作用によって孤立位置へと摺動される。
【０００５】
接続位置においては、移行スイッチ１４は、第２のアクチュエータ端子２と第３のアクチュエータ端子３の間でスイッチ２−３をつなぐ。孤立位置においては、移行スイッチ１４は、第１のアクチュエータ端子１と第３のアクチュエータ端子３の間でスイッチ１−３をつなぐ。
【０００６】
アクチュエータがモジュールに接続されているとき、接続位置は、そのモジュールの他のモジュールとの直列な接続に対応し、孤立位置は、モジュールの１つの端子の孤立およびそのモジュールがバイパスされることに対応する。アクチュエータがモジュールに接続されるのは、第１のアクチュエータ端子１および第２のアクチュエータ端子２を二次セルの端子に電気的に接続し、第３のアクチュエータ端子３を後のまたは前のモジュールの端子に接続することによる。
【０００７】
図２Ａおよび図２Ｂは、上記のアクチュエータに接続されたモジュール７を示す回路図である。第１のアクチュエータ端子１は、モジュール７の第１の端子（図２Ａ中の正端子、図２Ｂ中の負端子）に接続され、また、モジュール７と直列に接続された後の（図２Ａ）または前の（図２Ｂ）のモジュールの、反対の極性の端子（図２Ａ中の負端子、図２Ｂ中の正端子）にも接続される。第２の端子２は、モジュール７の他方の端子（図２Ａ中の負端子、図２Ｂ中の正端子）に接続される。第３の端子３は、前のまたは後のモジュールの第２の端子２に接続された端子の極性とは反対の極性の端子に接続される。第３の端子３に接続された前または後のモジュールは、スイッチ２−３によってモジュール７に直列接続される。モジュール７がバッテリの最初または最後のモジュールであれば、第３のアクチュエータ端子３または第１のアクチュエータ端子１がバッテリ端子のうちの１つに接続される。
【０００８】
第１および第２のアクチュエータ端子に接続されたモジュール７の端子の極性を、逆にすることもできる。図２Ａは、スイッチ２−３がモジュール７の負端子と前のモジュール８の正端子との間に直列にある電気回路図であるのに対して、図２Ｂには、スイッチ２−３がモジュール７の正端子と次のモジュール９の負端子との間に直列にある電気回路図が示されている。
【０００９】
したがって、電気回路図２Ａにおいて、プランジャが接続位置にあるとき、通常は閉じたスイッチ２−３は、モジュール７とその前にあるモジュール８の間に直列にある。同様に、通常は開いたスイッチ１−３は、モジュール７および通常は閉じたスイッチ２−３の直列接続と並列にある。
【００１０】
これは、プランジャ４が接続位置にあるとき、モジュール７は前のモジュール８と後続のモジュール９の間にアクチュエータのスイッチ２−３を介して直列にあるということを意味する。モジュール７が故障すると、保持部材５が分離し、プランジャ４がばね６の影響のもと接続位置から孤立位置に移動する。このようにして、スイッチ２−３が切断され、第２のアクチュエータ端子２に接続されたモジュール７の端子（図２Ａ中の負端子、図２Ｂ中の正端子）を孤立させる。また、プランジャ４およびスイッチ１４の位置の変化は、スイッチ１−３を閉じる。モジュール７は、今や孤立され、その前および後にあるモジュールは、アクチュエータのスイッチ１−３によって直列に接続される。
【００１１】
したがって、上記のアクチュエータは、バッテリ内で故障したモジュールを孤立させ、バイパスすることを可能にし、このモジュールをバイパスし、孤立させる電気回路を構築する。
【００１２】
例えば衛星分野における用途のために、より高い電力を供給するバッテリに対する要求が高まっている。大電流を供給するバッテリを提供するために、各モジュール内に並列にある二次セルの個数が増加される。
【００１３】
図２Ａおよび図２Ｂに図示したように、二次セルの正端子および負端子のそれぞれは、第１のアクチュエータ端子１または第２のアクチュエータ端子２のいずれかに撚り線ケーブルによって接続される。そこで、知られているように、ケーブルの撚り線を流れる電流が大きいほど、生成される熱量が多くなる。衛星領域における用途に使用される電気、電子、電気化学的構成要素の出力レベルを下げることについての欧州の規格であるＥＣＳＳ（欧州宇宙標準化協会、Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏ−ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｓｐａｃｅ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）Ｑ３０  １１  Ａなどの規格は、撚り線ケーブルを通じて最大電流が流れるよう最小断面積を撚り線ケーブルに課している。そのような規格は、さらに厳しくなってきており、これはつまり、撚り線ケーブルが所与の電流についてさらに大きな断面積を有する必要があることを意味する。
【００１４】
撚り線ケーブルの断面積を大きくすると、バッテリの重量を増加させる効果があるが、これは衛星領域における用途にとっては決定的要因となる。さらに、撚り線ケーブルの断面積を大きくすると、剛性の増強につながり、これによってケーブル配線における困難が増し、バッテリの小型化に支障が出る。
【００１５】
解決法の１つは、２つのケーブルランを並列に使用すること、換言すれば２つの別個の撚り線ケーブルを使用して各二次バッテリ端子を接続することにある。この場合、モジュールは、２対の端子を含み、各対は正端子および負端子で構成される。２つのケーブルランをこのように使用すると、故障したモジュールを孤立させ、バイパスするためにアクチュエータを２つ設置する必要性が出てくる。
【００１６】
このとき、これらのアクチュエータのうち１つが、他方のアクチュエータがトリガされていない状態で意図せずしてまたは誤って作動した場合、モジュール端子でショート回路に直面させられるであろう。実際にそのような場合、トリガしていないアクチュエータの通常は閉じたスイッチに接続された一方の（例えば正の）端子と、トリガされたアクチュエータの閉じたスイッチに接続された他方の（例えば負の）端子との間を電流が流れることができ、これにより、前のモジュールの一方の端子を介して次のモジュールに進むことにより、当該モジュールの正端子と負端子の間でショート回路を構築する。そのようなショート回路は、火災のもとになり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２７７６４３４号明細書（米国特許第６２４９０６３号明細書に相当）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、二重配線に適した、アキュムレータモジュールをバイパスし、孤立させるための装置が必要になる。これを達成するために、本発明は、２つのアクチュエータを備える電気バイパス装置であって、これらアクチュエータのうち一方が（意図的にまたは意図せずして）トリガされると、自動的に第２のアクチュエータがトリガされることになる装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
このようにして、たとえ一方のアクチュエータのみが意図せずしてトリガされたとしても、火災の原因となり得るショート回路の形成が防止される。
【００２０】
結果として、本発明は、二次セルで構成されたモジュールのための電気バイパス装置を提供し、該モジュールは、少なくとも２対の電気出力端子を有し、当該装置は、
−３つの電力端子を備える第１のアクチュエータであって、第１および第２の端子は、前記二次セルの出力端子の第１の対に電気的に接続され、第３の端子は、前記第１の端子と前記第２の端子との間で電気的に切り換えられるよう構成されている、第１のアクチュエータと、
−３つの電力端子を備える第２のアクチュエータであって、第１および第２の端子は、前記二次セルの出力端子の第２の対に電気的に接続され、第３の端子は、前記第１の端子と前記第２の端子との間で電気的に切り換えられるよう構成されている、第２のアクチュエータと、を備え、
前記第１のアクチュエータまたは前記第２のアクチュエータの前記第３の端子の切換えは、それぞれ前記第２のアクチュエータまたは前記第１のアクチュエータの前記第３の端子の切換えをトリガする。
【００２１】
好ましい実施形態は、以下の特徴の１つまたはいくつかを含むことができる。
−各アクチュエータの第３の端子および第１の端子は、通常は開いたバイパススイッチを形成し、各アクチュエータの第３の端子および第２の端子は、通常は閉じた孤立スイッチを形成する。
−各アクチュエータは、第３の端子の切換え制御手段をさらに備える。
−前記切換え制御手段のそれぞれは、溶融可能なリンクを備える。
−各アクチュエータは、第３の電力端子が切り換えられるときに切り換わり、他方のアクチュエータの第３の端子の切換えを作動させる制御スイッチを備える。
−各制御スイッチは、第３の端子が切り換えられるときに閉じる、通常は開いたスイッチである。
−第１および第２のアクチュエータの前記切換え制御手段は、それぞれ第２および第１のアクチュエータの孤立スイッチと並列に載置されている。
【００２２】
本発明はさらに、アクチュエータを提供し、当該アクチュエータは、
−本体と、
−保持装置と、
−第１の接触部材と第２の接触部材の間に接触を確立する第１の位置に保持され、前記第２の接触部材と第３の接触部材の間に接触を確立する第２の位置へと押し進められるプランジャと、
−前記プランジャが前記第１の位置から前記第２の位置に移動すると切り換わるスイッチを形成する第４の接触部材および第５の接触部材と、を備える。
【００２３】
一実施形態において、当該アクチュエータは、プランジャに載置され、プランジャが前記第２の位置にあるとき、前記第４の接触部材と前記第５の接触部材の間に接触を確立することにより前記スイッチを閉じるよう構成された接触プレートを有することができる。
【００２４】
さらなる実施形態において、当該アクチュエータは、前記接触プレートと前記第１、第２、第３の接触部材との間で前記プランジャに載置された絶縁プレートを備える。
【００２５】
本発明はさらに、直列に接続されたモジュールと、本発明による少なくとも１つの電気バイパス装置とを備えるバッテリを提供する。
【００２６】
一実施形態において、当該バッテリの一方の側に第１のアクチュエータが収容され、当該バッテリの他方の側に第２のアクチュエータが収容される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、２つのアクチュエータを備える電気バイパス装置であって、これらアクチュエータのうち一方が、意図的にまたは意図せずしてトリガされると、自動的に第２のアクチュエータがトリガされることになる。このようにして、本発明は、たとえ一方のアクチュエータのみが意図せずしてトリガされたとしても、火災の原因となり得るショート回路の形成を防止することができる。本発明は、二次セルで構成された故障したバッテリモジュールを孤立させ、バイパスしてわずかに劣化した状態でバッテリの動作を継続させるための、バッテリ用の電気バイパス装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】第１の接続位置にある従来技術のアクチュエータの断面図を示す。
【図１Ｂ】第２の孤立位置にある従来技術のアクチュエータの断面図である。
【図２Ａ】モジュールに接続されたトリガされていないアクチュエータの回路図である。
【図２Ｂ】モジュールに接続されたトリガされていないアクチュエータの回路図である。
【図３Ａ】トリガする前の、モジュールに接続された、本発明の第１の実施形態による電気バイパス装置の回路図である。
【図３Ｂ】アクチュエータのうち１つが意図的にトリガされた、本発明の第１の実施形態による電気バイパス装置の回路図である。
【図３Ｃ】トリガされた、この第１の実施形態による電気バイパス装置の回路図である。
【図４】接続位置にある、この第１の実施形態によるアクチュエータの断面図である。
【図５Ａ】トリガする前の、モジュールに接続された、第２の実施形態による電気バイパス装置の回路図である。
【図５Ｂ】アクチュエータのうち１つが意図的にトリガされた、第２の実施形態による電気バイパス装置の回路図である。
【図５Ｃ】この第２の実施形態によるトリガされた電気バイパス装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明のさらなる特徴および利点は、単に例として、添付の図面を参照しながら提供される本発明の以下のいくつかの実施形態の詳細な説明を読むことで、より明らかになるであろう。
【００３０】
本発明による二次セルモジュールのための電気バイパス装置は、モジュールが不良になったときトリガする第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータを有する。アクチュエータはそれぞれ、第１、第２、第３の電力端子を有する。第１および第２の端子は、二次セルの出力端子に電気的に接続され、第３の端子は、第１の端子と第２の端子の間で切り換えることができる。アクチュエータの第３の端子は、そのアクチュエータがトリガされるときに切り換えられる。一方のアクチュエータがトリガされると、他方のアクチュエータがトリガされていなければこれもトリガされる。したがって、アクチュエータのうち１つの第３の端子が切り換えられるとき、その切換えによってすぐに他方のアクチュエータの第３の端子が切り換えられる。その結果、一方のアクチュエータがトリガされれば、ほとんど遅延なく６０ミリ秒以内で他方のアクチュエータがトリガされる。この極めて短時間の移行期間の間、モジュール端子に供給された電流が、上述のように、トリガされた第１のアクチュエータおよびまだトリガされていない第２のアクチュエータによってショートされてしまうが、そのようなショートの期間は、火災のリスクおよびバッテリの劣化を防止するのに十分に短い（シーケンス全体で９０ミリ秒程度）。
【００３１】
本電気バイパス装置は、各アクチュエータがモジュールに電気的に接続され、二次セルをモジュール端子に接続する配線を二重にして有利に構成することができる。
【００３２】
ケーブルを二重にすることにより、配線のしやすさとバッテリの小型化を担保するのに十分に小さい断面積を有する撚り線ケーブルを使用しつつ、バッテリー電力を増大させることができる。実際に、所与の電流について今日の規格に従うと、１つの単独撚り線ケーブルは、２つの（二重にされた）並列な撚り線ケーブルの有効断面積の和よりも大きな有効断面積を有する必要があるであろう。
【００３３】
本電気バイパス装置は、所与のモジュールに、１つの単独のよりかさばる（より大きな）アクチュエータの代わりに、サイズの小さい２つのアクチュエータが設置されている点でも有利である。そのような設置の利点は、バッテリー内で同じアクチュエータのレイアウトを保つことができることにある。すなわち、事実上、扱う電流が増えるにつれ、アクチュエータがよりかさばるようになるので、あるサイズを越えると、バッテリー内に大きなアクチュエータを設置するにはレイアウトの修正が必要になるであろう。
【実施例】
【００３４】
図面を参照しながら様々な実施形態を以下に説明する。これらの図面において、同一または同様の部分は、同じ参照符号で示されている。
【００３５】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、第１の実施形態による動作の様々な段階における、モジュール３０に接続された電気バイパス装置の回路図である。
【００３６】
モジュール３０は、並列に載置された二次セル３１ならびに電気バイパス装置に接続された第１および第２の対の出力端子を備える。第１の対の端子は、第１のアクチュエータ２０に接続された負端子３２および正端子３３を有する。第２の対の端子は、第２のアクチュエータ４０に接続された負端子３４および正端子３５を有する。各二次セル３１は、モジュールの２つの正端子および２つの負端子にそれぞれ撚り線ケーブルで接続された正端子および負端子を備える。これが二次セル端子とモジュール端子の間の配線の二重化を達成する。二重化により、配線のしやすさとバッテリの良好な小型化を担保するのに十分に小さい断面積を有する撚り線ケーブルを使用しつつ、バッテリ電力を増大させることができる。図３Ｂに示されるように、通常の動作状態においては、モジュールの正端子は、後の直列接続されたモジュール（図示せず）の負端子に接続され、負端子は、直列接続された前のモジュールの正端子にアクチュエータ２０、４０を介して接続されている。
【００３７】
第１のアクチュエータ２０は、第１の電力端子２１、第２の電力端子２２、第３の電力端子２３を有する。第１の電力端子２１および第２の電力端子２２は、第１の対の二次セル出力端子の正端子３３および負端子３２にそれぞれ接続されている。図３Ｂに示されるように、第３の電力端子２３は、前のモジュールの正端子に接続されている。第１の電力端子２１および第３の電力端子２３は、アクチュエータがトリガされていないときは通常は開いているバイパススイッチ２１−２３の端子を形成する。第３の電力端子２３および第２の電力端子２２は、通常は閉じた孤立スイッチ２２−２３の端子を形成する。
【００３８】
第２のアクチュエータ４０もまた、第１の電力端子４１および第２の電力端子４２が第２の対の二次セル端子に接続されている以外は第１のアクチュエータ２０と同様に、モジュール３０に電気的に接続された第１の電力端子４１、第２の電力端子４２、第３の電力端子４３を有する。第２のアクチュエータの端子は同様に、通常は開いたバイパススイッチ４１−４３の端子および通常は閉じた孤立スイッチ４２−４３の端子を形成する。
【００３９】
したがって、２つのアクチュエータがトリガされていない限り、孤立スイッチ２２−２３および４２−４３は、モジュール３０の負端子を前のモジュールの正端子に電気的に接続し、これにより、モジュール３０と前のモジュールの間に直列接続を構築する。アクチュエータは、上に定義された「接続位置」にある。
【００４０】
さらに、各アクチュエータは、切換え制御手段２７、４７をそれぞれ有する。切換え制御手段により、アクチュエータの第３の端子の、上に定義された「孤立位置」への切換えを制御できる。ここで、切換えとは、例えば通常は開いている接触を閉じるなど、接触の当初の状態を変えることを意味すると解釈される。
【００４１】
また、各アクチュエータは、通常は開いている制御スイッチ２６、４６をそれぞれ備える。各制御スイッチ２６、４６は、閉じているとき、バッテリの電力端子のうち１つ（図３Ａから図３ＣのＶバッテリ（＋））を他方のアクチュエータの切換え制御手段２７、４７の１つの端子に接続する。切換え制御手段２７、４７の他方の端子は、バッテリの他方の電力端子（図３Ａから図３ＣのＶバッテリ（−））に接続される。したがって、各切換え制御手段２７、４７は第一に、下に記述する検出システムに接続され、第二に、他方のアクチュエータの制御スイッチ２６、４６が閉じているとき、バッテリ電源に接続される。切換え制御手段２７、４７を動作させるために、バッテリ以外の電力源が選択され得る。
【００４２】
各制御スイッチ２６、４６は、アクチュエータがトリガされるときに切り換えられる。したがって、アクチュエータのうち１つだけが例えば意図せずしてトリガされるとき、そのバイパススイッチおよび孤立スイッチが切り換わり、その制御スイッチが閉じられる。制御スイッチが閉じることの効果は、他方のアクチュエータの切換え制御手段を、切換え制御手段をトリガするための所定値を超える電力を供給するバッテリ電力源に接続するということである。したがって、トリガされたアクチュエータの制御スイッチは今や、トリガしていないアクチュエータの切換え制御端子においてこのモジュールが不良になったかのようにトリガ制御をシミュレートする。
【００４３】
アクチュエータの制御スイッチ２６、４６は、他方のアクチュエータのスイッチを切り換えさせ、これにより、他方のアクチュエータの切換え制御端子においてモジュール故障をシミュレートすることができる。制御スイッチは、アクチュエータが意図せずしてトリガされるとき、トリガされていないアクチュエータの第３の端子を切り換える（孤立スイッチおよびバイパススイッチを切り換える）ことができる。
【００４４】
アクチュエータ２０の切換え制御手段２７の端子は、検出システム（図示せず）に接続されている。この検出システムは、切換え制御手段に並列に接続されている。この検出システムは、バッテリの各モジュールの状態を監視し、故障モジュールが検出されるとき、故障したモジュールに接続されたアクチュエータの作動を制御する。
【００４５】
検出システムは、アクチュエータの切換え制御手段２７の端子を、所定値を超える電力を供給する電力源に接続することによってアクチュエータのトリガを制御できる。したがって、モジュール３０が不良になったとき、第１のアクチュエータ２０が検出システムによってトリガされる。この第１のアクチュエータ２０のトリガにより、そのバイパススイッチ２１−２３および孤立スイッチ２２−２３が切り換えられる。孤立スイッチ２２−２３および端子をもつバイパススイッチ２１−２３の切換えによって、故障モジュール３０の二次セルの負端子３２、３４は孤立し、前記モジュール３０の正端子３３、３５は前のモジュールの正端子に接続される。
【００４６】
図示した実施形態において、第１のアクチュエータ２０の切換え制御手段２７のみが検出システムに接続されている。したがって、第１のアクチュエータが検出システムによってトリガされるとき、第２のアクチュエータ４０は、第１のアクチュエータ２０の制御スイッチ２６が閉じることにより作動される。その結果、両方のアクチュエータがトリガされ、故障したモジュールが孤立しバイパスされる。１つの単独アクチュエータを制御することにより、バッテリ内のケーブルの数を減らすことができる。それでもなお、各アクチュエータの切換え制御手段２７、４７を検出システムに接続することも構想できる。
【００４７】
この第１の実施形態において、アクチュエータのための切換え制御手段はそれぞれ、所定の値よりも大きな電力の効果のもとで切れる溶融可能なリンクを有する。
【００４８】
溶融可能なリンクが切れることにより、第２のアクチュエータを切り換えらせるために制御スイッチを閉じる操作が可能となる。結果として、検出システムが溶融可能なリンクを切れさせるのに十分な電圧を溶融可能なリンク端子に印加することが重要である。
【００４９】
制御スイッチ２６、４６が閉じ、バッテリの両方の端子を切換え制御手段２７、４７の溶融可能なリンクに接続すると、ショート回路が構築される。溶融可能なリンクが切れることにより、アクチュエータをトリガし、２つのバッテリ端子の間の回路を開くことが可能になり、それにより、バッテリ端子間のショート回路を終わらせる。溶融可能なリンクは、ショート回路の効果のもとで溶融可能なリンクを切ることが６０ミリ秒程度の極めて短い時間期間で実行されるよう選択される。結果として、バッテリ端子でのショート回路は、火災または劣化を開始する可能性が少しでも出る前に中断される。
【００５０】
図３Ｂは、この短い時間期間の間、具体的には第１のアクチュエータ２０のみがトリガしたときの電気回路図を示す。図３Ｂは、本発明の装置の状態を示すのではなく、単に移行状況を説明するものであることが理解されるべきである。１つのアクチュエータのみがトリガしたとき、モジュール３０の第２の対の端子の負端子３４と、モジュール３０の第１の対の端子の正端子３３との間にショート回路が構築される。実際に、これら２つの端子の間を電流が流れることができるが、これは、トリガされていないアクチュエータの孤立スイッチ４２−４３、前にあるモジュールの正端子、および、トリガしたアクチュエータのバイパススイッチ２１−２３を介して流れるものである。第２のアクチュエータの孤立スイッチ４２−４３が開くと、それがこのショート回路を中断する。ショート回路は、火災または劣化のいかなる開始をも防止する、極めて短い時間期間（８０ミリ秒程度）の間存在する。
【００５１】
図３Ｃは、この短い時間期間が経過したあと、換言すれば、第２のアクチュエータの溶融可能なリンクが切れ、そのスイッチが切り換わったときの回路図を示す。
【００５２】
本発明の電気バイパス装置の２つのアクチュエータは、作動された状態（孤立位置）にある。第２のアクチュエータの孤立スイッチ４２−４３を開くことにより、そのモジュールの第２の対のセル端子の負端子３４を孤立させる。バイパススイッチ４１−４３を閉じることの効果は、後のモジュールの負端子を前のモジュールの正端子に直接接続し、それによりこれら２つの、後および前のモジュールを直列にすることによって、故障モジュールをバイパスすることである。
【００５３】
第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータは、同一のものであることができる。図４は、本発明の実施形態によるアクチュエータの回路図を示す。本回路図は、スイッチの切換えの理解を容易にするために意図的に簡略化されている。理解し易いように、図４のアクチュエータの参照符号は、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃの第１のアクチュエータのものと同じである。
【００５４】
本アクチュエータは、３つの電力端子２１、２２、２３が突出する電気絶縁性の本体５０を有する。本アクチュエータは、その本体５０の内部に、第１の電力端子２１、第２の電力端子２２、第３の電力端子２３にそれぞれ接続された、酷使に耐えうる、第１の接触部材５１、第２の接触部材５２、第３の接触部材５３を有する。第３の電力端子２３は、第１の電力端子２１と第２の電力端子２２の間に位置している。また、本アクチュエータは、プランジャ５４を備える。プランジャ５４は、トリガされていない状態にあるアクチュエータに対応する第１の位置（接続位置）、および、トリガされた状態にあるアクチュエータに対応する第２の位置（孤立位置）の、２つの両極端な位置の間で可動である。プランジャ５４は、第１および第２の位置の間で接触部材の中を摺動する電気伝導性の切換え部分５５を有する。切換え部分５５が（溶融可能なリンクが切れ、プランジャが移動するのに自由になった時点から開始して）摺動するのにかかる時間は、２０ミリ秒程度である。図４では、アクチュエータは、接続位置において示される。接続位置では、切換え部分５５は、酷使に耐えうる、第２の接触部材５２と第３の接触部材５３の間に電気的接触を構築する。孤立位置では、切換え部分５５は、第３の接触部材５３および第１の接触部材５１の間に電気的接触を確立する。プランジャ５４が摺動している間は、切換え部分５５が１０ミリ秒程度の非常に短い時間期間にわたって３つの接触部材５１、５２、５３と接触していることになってもよい。この非常に短い期間の間、アクチュエータがモジュールの端子において接続されるとき、端子ショート回路と称されるショート回路がモジュールの正端子と負端子の間に構築される。端子ショート回路の状態は、切換え部分５５が第２の接触部材５２ともはや接触しないほど十分に摺動したとき、中断される。
【００５５】
本モジュールの正端子と負端子の間のショート回路状態の継続時間は、端子のショート回路状態の継続時間（１０ミリ秒）、第２のアクチュエータの溶融可能なリンクが切れるのにかかる時間（６０ミリ秒）、第２のアクチュエータの切換え部分が摺動するのに要する時間（２０ミリ秒）の和に等しく、合計９０ミリ秒程度になる。
【００５６】
また、本アクチュエータは、切換え制御手段２７を有する。切換え制御手段は、上に記述した溶融可能なリンク、および、ピストン５４を接続位置に保持する脆弱な保持装置６５を有する。アクチュエータはさらに、接触部材５１と、接触部材５１と保持装置６５の間でピストン５４に固定された電気絶縁性のプレート５７との間に、接続位置においては圧縮されたばね５６を有する。圧縮されたばね５６は、ピストン５４を孤立位置の方へと押し進める。保持装置６５は、互いに押し付けあって円筒状組立体を形成する２つの半円筒を有する。半円筒は、一端が溶融可能なリンクに結び付けられた保持ワイヤコイルによって接触状態に保たれる。
【００５７】
保持装置６５が作動されるとき、換言すれば、溶融可能なリンクが切れ、保持ワイヤがもはや２つの半円筒を保持しなくなるとき、ピストン５４がばね５６によって孤立位置の方へと摺動するよう押し進められる。
【００５８】
本アクチュエータはさらに、絶縁プレート５７と保持装置６５の間にピストン５４に固定された電気伝導性の接触プレート５８を有する。また、本アクチュエータは、アクチュエータの制御スイッチを形成する第４の接触部材５９および第５の接触部材６０を備える。ピストン５４が孤立位置にあるとき、接触プレート５８が第４の接触部材５９と第５の接触部材６０の間に接触を確立する。つまり、結果として、第４の接触部材５９および第５の接触部材６０が接触プレート５８とともに、制御スイッチ２６を形成する。ピストン５４が接続位置にあるときは、制御スイッチ２６は開いており、ピストン５４が孤立位置にあるときは、制御スイッチ２６は接触プレート５８を介して閉じられている。
【００５９】
絶縁プレート５７は、接触部材５１、５２、５３を、接触プレート５８と接触することから保護する。接触プレート５８は、絶縁プレート５７に固定することができる。この構成は、アクチュエータの長さを短縮する。
【００６０】
本実施形態において、電気バイパス装置の信頼性を改善するために、制御スイッチの端子を配線するのに冗長性を使用することができる。
【００６１】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、第２の実施形態による電気バイパス装置の様々な位置における電気回路図である。第１の実施形態および第２の実施形態の両方に共通する部分については、第１の実施形態の記述が本第２の実施形態にも適用される。
【００６２】
本第２の実施形態によれば、制御スイッチはもはや必要ではなく、切換え制御手段２７、４７の端子が第１の実施形態とは違った仕方で接続される。ここで、電気バイパス装置は、例えば、図２に示された仏国特許出願公開第２７７６４３４号明細書に開示されたものと同じ仕方で設計された２つのアクチュエータを有する。また、それらは、他の従来技術のアクチュエータと同様に設計することもできる。
【００６３】
各アクチュエータは、第１の端子２１、４１、第２の端子２２、４２、第３の端子２３、４３を有する。第１、第２、第３の端子について第１の実施形態と関連して与えられた記述は、とりわけ電力端子のモジュール端子への配線に関して本第２の実施形態にも適用される。
【００６４】
しかし、本第２の実施形態において、各アクチュエータの切換え制御手段２７、４７は、他方のアクチュエータの孤立スイッチを形成する端子に並列に接続されている。したがって、図５Ａから図５Ｃに図示された例において、第１のアクチュエータ２０の切換え制御手段２７は、第２のアクチュエータ４０の第２の端子４２および第３の端子４３に接続され、第２のアクチュエータの切換え制御手段４７は、第１のアクチュエータの第２の端子２２および第３の端子２３に接続されている。結果として、通常の動作条件のもとでは、すなわちアクチュエータのどちらもトリガしなかったとき、ほとんどの電流は、閉じられた孤立スイッチ２２−２３および４２−４３を介して流れる。孤立スイッチを流れる電流は、実は、モジュールによって出力される電流に溶融可能なリンクの抵抗値を掛けて、孤立スイッチおよび溶融可能なリンクの抵抗値の和で割ったものに等しい。これが意味するところは、溶融可能なリンクの抵抗値が孤立スイッチの抵抗値を上回るほど、より多くの電流が孤立スイッチを流れることになるということである（分配器ブリッジの原理、ｄｉｖｉｄｅｒ  ｂｒｉｄｇｅ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）。
【００６５】
第１の実施形態を参照しながら記述したように、検出システムがモジュールが故障したことを検出するとき、第１のアクチュエータ２０の孤立スイッチ２２−２３およびバイパススイッチ２１−２３が切り換わる。第２のアクチュエータ４０の切換え制御手段４７が第１のアクチュエータ２０の孤立スイッチ２２−２３と並列に載置されているので、孤立スイッチ２２−２３をバイパスするバイパス回路が構築される。この回路は、モジュールの負端子３２の孤立を防止し、モジュールの負端子３２と正端子３３の間にショート回路を構築する。このショート回路は、図５Ｂに矢印で図示される。ショート回路は、切換え制御手段４７の端子において所定の値よりも大きな電力を作り出し、これが溶融可能なリンクを切れさせる。溶融可能なリンクが切れることにより、第２のアクチュエータ４０の接点が切り換えられ、ショート回路を中断させ、モジュールの負端子４２を孤立させる。
【００６６】
したがって、第１の実施形態に関して論じたように、モジュールの正端子と負端子の間のショート回路の継続時間は、第１のアクチュエータの端子のショート回路の継続時間（１０ミリ秒）、第２のアクチュエータの溶融可能なリンクが切れるのにかかる時間（６０ミリ秒）、第２のアクチュエータの切換え部分が摺動するのにかかる時間（２０ミリ秒）の和に等しく、９０ミリ秒程度のショート回路の総継続時間、または、端子がショートしている間に溶融可能なリンクが切れ始めるとするとそれ未満になる。
【００６７】
同様に、アクチュエータが意図せずしてトリガした場合、他方のアクチュエータの切換え制御手段がトリガしたアクチュエータの孤立スイッチをバイパスすることになり、これがトリガしたアクチュエータに接続された端子の間にショート回路を構築する。このショート回路により、トリガしていないアクチュエータの切換え制御手段の溶融可能なリンクが切れる。結果として、両方の切換え制御手段が作動され、両方のアクチュエータがトリガした。
【００６８】
本第２の実施形態において、孤立スイッチは好ましくは、３００μΩより小さい非常に低い抵抗値を有し、バイパス回路の抵抗値は、孤立スイッチの抵抗値よりも少なくとも２５００倍大きいことにより、溶融可能なリンクを流れる電流が通常の動作条件のもとで該リンクを切れさせないほどに十分に小さくなる。明らかに、一方のアクチュエータの孤立スイッチと他方のアクチュエータの切換え制御手段の間に、切換え制御手段と直列に抵抗器を含めることができる。この抵抗器は、バイパス回路の抵抗値を大きくし、それによって、切換え制御手段が意図せずして作動されるリスクを減らすことを可能にするであろう。それでもなお、高すぎる抵抗値は、トリガされていないアクチュエータの切換え制御手段の溶融可能なリンクを流れる電流も減らすであろうから、高すぎる抵抗値を選択しないことが重要である。
【００６９】
明らかに、本発明は記載および図示された例および実施形態に制限されない。具体的には、実施形態において、電気バイパス装置のアクチュエータに接続されたモジュール端子の極性を、逆にすることもできる。例えば、各アクチュエータの第１の接触部材をモジュールの負端子に接続することができ、各アクチュエータの第２の接触部材をモジュールの正端子に接続することができる。
【００７０】
実施形態によっては、電気バイパス装置に接続されたモジュールは、それぞれが電気バイパス装置に接続された他のモジュールに接続することができる。バッテリの諸モジュールに接続された諸電気バイパス装置は、同一または異なることができる。
【００７１】
実施形態によっては、モジュール３０が最初または最後の直列接続されたモジュールであれば、前のモジュールの端子または後のモジュールの端子はバッテリの端子のうち１つであることができる。
【００７２】
実施形態によっては、電気バイパス装置は、２つより多いアクチュエータを備えることができる。アクチュエータの数は、配線の冗長性の度合いによる。例えば、モジュールの二次セルの三重配線の場合、電気バイパス装置は、３つのアクチュエータを備えるであろう。
【００７３】
実施形態によっては、撚り線ケーブルは、バッテリの２つの対向する側面に沿って敷設することができ、第１のアクチュエータがバッテリの一面に収容され、第２のアクチュエータがバッテリの他方の面に収容される。そのような位置付けは、バッテリにおいて、ケーブル内の二重の加熱効果によって生成された熱のバランスを取ることができる。
【００７４】
実施形態によっては、溶融可能なリンクは、他のいかなる検出手段で置換することもできる。例えば、溶融可能なリンクは、アクチュエータが不可逆的に動作するのを保証するよう、非復帰システムをもつバイメタルで置換することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、各種の装置に搭載される、複数の直列接続されたモジュールを有するバッテリに適用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
２０        第１のアクチュエータ
２１        第１の電力端子
２２        第２の電力端子
２３        第３の電力端子
２１−２３  バイパススイッチ
２２−２３  孤立スイッチ
２６        制御スイッチ
２７        切換え制御手段
３０        モジュール
３１        二次セル
３２        負端子
３３        正端子
３４        負端子
３５        正端子
４０        第２のアクチュエータ
４１        第１の電力端子
４２        第２の電力端子
４３        第３の電力端子
４１−４３  バイパススイッチ
４２−４３  孤立スイッチ
４６        制御スイッチ
４７        切換え制御手段
５０        本体
５１        第１の接触部材
５２        第２の接触部材
５３        第３の接触部材
５４        プランジャ
５５        切換え部分
５６        ばね
５７        絶縁プレート
５８        接触プレート
５９        第４の接触部材
６０        第５の接触部材
６５        保持装置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0005309351.tif 000003
【図２Ａ】
0005309351.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
0005309351.tif 000006
【図３Ｂ】
0005309351.tif 000007
【図３Ｃ】
0005309351.tif 000008
【図４】
0005309351.tif 000009
【図５Ａ】
0005309351.tif 000010
【図５Ｂ】
0005309351.tif 000011
【図５Ｃ】
0005309351.tif 000012